朝鲜战争时期，在前线指挥“上甘岭”战役，是李德生军事生涯的一大亮点。上甘岭战役，是朝鲜战场上最艰苦、作战时间最长的一次战役。战役历时40多天，在不足4平方公里的狭小地区内，双方投入的兵力，战斗激烈程度，在世界军事史上都属罕见。敌人使用了300多门大炮、100多辆坦克和大量飞机，向我阵地倾泻了190余万发炮弹，经过激战，敌人被歼2.5万余人，终于以失败告终。李德生在上甘岭前线的出色指挥为全国瞩目，也给他的军事指挥生涯打上了永不褪色的光辉印记。

　　为了便于指挥，三兵团代司令员王近山作出部署，决定组织五圣山指挥所，由12军副军长李德生负责，统一指挥在上甘岭前线作战的12军、15军所属部队。当时，李德生所在的12军在上甘岭以东的金城地区担负防御作战任务，距上甘岭不远。按原计划，完成金城防御作战任务后，12军将撤至谷山地区休整。到兵团部受领任务后，李德生毫无怨言。其时，王近山将军送走李德生后说：“李德生上去，我就可以放心了。”

　　经过一个多月的激烈争夺战，敌军伤亡惨重，无力再发动大的攻势。在李德生将军的周密指挥下，12月初，志愿军粉碎了敌人最后一次猛烈进攻，完全稳固了阵地。战役结束后，五圣山前线指挥所奉命撤销，李德生返回12军工作。上甘岭战役中敌我双方投入的兵力超过10万，炮兵火力密度超过第二次世界大战水平，是朝鲜战场上战斗最艰苦、作战时间最长的一次战役。志愿军以劣势装备打败了武装到牙齿的以美国为首的侵略者，打出了中国的军威、国威。

　　在朝鲜战场上，李德生还参加了第五次战役和金城防御战，获朝鲜民主主义人民共和国二级国旗勋章和一级自由独立勋章。1954年回国，1955年任军长，同年被授予少将军衔。